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地理研究 2024年第4期43卷 874-892页

作者：尹君锋宋长青石培基高培超张学斌冯浩源北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部地理数据与应用分析中心北京100875 西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070

探究乡村“三生”功能协同发展水平,揭示其演化进程中耦合协同关系的时空跃迁特征及影响因素,将有利于优化乡村地域功能空间格局及开创新时代乡村发展新局面。基于1998—2020年甘肃省86个县域研究单元,构建乡村生产-生活-生态功能综合... 详细信息

探究乡村“三生”功能协同发展水平,揭示其演化进程中耦合协同关系的时空跃迁特征及影响因素,将有利于优化乡村地域功能空间格局及开创新时代乡村发展新局面。基于1998—2020年甘肃省86个县域研究单元,构建乡村生产-生活-生态功能综合评价指标体系,运用耦合协调度模型、LISA时间路径、LISA时空跃迁及参数最优地理探测器等方法,探究县域乡村“三生”功能耦合协调发展水平、时空跃迁特征及影响因素。结果表明:(1)县域乡村“三生”功能耦合协调度总体上呈现出不断增长的发展态势,逐步向良性、有序方向不断迈进,但耦合协调度数值整体较低且发展速度相对较为缓慢。2013年后耦合协调状态由严重失调状态转为基本失调状态的县域比例快速增加。(2)整体来看,全省中间区域县域乡村“三生”功能耦合协调度的局部空间结构更加具有稳定性,而陇东南地区和酒泉市县域空间结构更加具有动态性。LISA时间路径弯曲度呈现西北地区向东南地区增大趋势。各县域研究单元耦合协调度的局部空间关联格局保持较为稳定,其时空跃迁具有相对较强的路径锁定。(3)经济发展对耦合协调度提升具有重要影响作用,城镇辐射对耦合协调度的提升具有明显促进作用。经济发展与其他因子的共同作用直接影响到耦合协调度的提升,根植于自然本底条件的其他诸如社会经济条件与区位交通条件等因素是作用于乡村“三生”功能耦合协调发展的驱动性重要条件。

关键词：乡村“三生”功能耦合视角时空跃迁特征影响因素甘肃省

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和美乡村发展水平评价及其影响因素研究——以甘肃省1230个乡镇为例

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地理科学进展 2024年第7期43卷 1389-1402页

作者：尹君锋宋长青石晶张学斌高培超北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部地理数据与应用分析中心北京100875 西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070

和美乡村是乡村振兴发展到新历史阶段的必然指向,明晰和美乡村发展空间分异特征及其影响因素,有助于探索乡村可持续发展新路径。论文基于和美乡村概念多角度深入解析,探究和美乡村与乡村振兴两者内在逻辑,构建“要素—过程—目标—机制... 详细信息

和美乡村是乡村振兴发展到新历史阶段的必然指向,明晰和美乡村发展空间分异特征及其影响因素,有助于探索乡村可持续发展新路径。论文基于和美乡村概念多角度深入解析,探究和美乡村与乡村振兴两者内在逻辑,构建“要素—过程—目标—机制”的和美乡村分析框架,以甘肃省1230个乡镇单元为研究区,从和美乡村建设内涵出发构建综合评价指标体系,分析和美乡村基础发展水平,采用参数最优地理探测器研究影响和美乡村发展的主导因素。结果表明:①2020年和美乡村发展水平相对较低,乡镇之间发展水平差距较大。不同分维度间发展水平也存在差异,其中产业发达指数最高,其次为环境优美指数,村庄富裕指数最低。另外,不同地区和美乡村发展水平也存在较大空间差异。②乡镇尺度和美乡村发展水平存在较为明显的空间集聚现象,高发展水平地区对邻近乡镇的和美乡村发展水平提升具有正向影响。和美乡村发展热点区在河西地区张掖市、酒泉市及甘南州部分县域形成集聚,冷点区主要集中分布在天水市、平凉市、定西市、白银市以及陇南市等地。③和美乡村发展水平是多因素综合作用的结果,乡村交通发展条件对提升和美乡村建设水平具有明显促进作用,乡村基础设施建设对和美乡村发展水平提升具有重要影响作用。根植于自然地理基础的经济社会条件是和美乡村发展的“驱动性重要条件”,自然地理条件约束下的交通发展条件是和美乡村发展的“导向性基础条件”。

关键词：乡村建设和美乡村乡镇尺度甘肃省

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多目标优化NSGA系列算法与地理决策:原理、现状与展望

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地球信息科学学报 2023年第1期25卷 25-39页

作者：高培超王昊煜宋长青程昌秀沈石北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 国家青藏高原科学数据中心北京100101

地理学正在经历“剧变”时代,愈发强调决策支持。地理决策过程中往往涉及众多因素,需要通盘考量不同因素、权衡利弊,并提出最优方案,是典型的多目标优化过程。数学领域的多目标优化算法因而在地理决策中具有广阔的应用潜力和重要意义,... 详细信息

地理学正在经历“剧变”时代,愈发强调决策支持。地理决策过程中往往涉及众多因素,需要通盘考量不同因素、权衡利弊,并提出最优方案,是典型的多目标优化过程。数学领域的多目标优化算法因而在地理决策中具有广阔的应用潜力和重要意义,其最新进展是地理学中新方法、新工具的重要来源。本文综述了多目标优化领域最前沿、最流行的算法代表“非支配排序遗传系列算法”(Nondominated Sorting Genetic Algorithms,NSGAs),对其三代不同算法的原理、适用性进行对比,并综述了这些算法在地理决策领域的应用现状、改进方法、问题与局限。研究发现:在三代算法中,NSGA-Ⅱ因其在计算复杂性和使用场景方面的优势在地理决策中最为流行;NSGA-Ⅲ对建模要求较高,尚未得到广泛关注。在地理决策的各领域中,水资源管理领域是NSGA算法应用最多、最成熟的领域,该领域的问题建模和在NSGA算法中融入局部搜索的经验值得其它领域借鉴和推广;土地利用规划领域提出了较多的NSGA改进算法,为更好地融合NSGA算法进行地理决策树立了典范。未来研究中,可通过凝练行业共性问题、构建通用优化模型降低NSGA算法的应用门槛。建议通过深入结合局部搜索的方式提升NSGA算法的收敛速度,同时建议在地理过程模拟中深入融合NSGA等多目标优化算法。

关键词：地理决策多目标优化非支配排序遗传系列算法帕里托最优解

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高校自然科学实验室智能精益管理模式及应用

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实验室研究与探索 2025年第3期44卷 205-210,263页

作者：刘春玲龚吉蕊魏欣高晓飞刘瑛娜刘莹莹北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

为探索一种适应智能时代管理要求的高效管理模式,用精益思想对实验室管理中的现状进行了系统分析,对精益思想在高校自然科学实验室管理中的应用成效进行了系统性评估,提出了适合高校自然科学实验室管理的精益+六西格玛+TOC三位一体化管... 详细信息

为探索一种适应智能时代管理要求的高效管理模式,用精益思想对实验室管理中的现状进行了系统分析,对精益思想在高校自然科学实验室管理中的应用成效进行了系统性评估,提出了适合高校自然科学实验室管理的精益+六西格玛+TOC三位一体化管理模式,并通过案例分析验证了其适用性。结果表明:该模式显著提高了实验室管理效率,减少了不必要的浪费;同时实验室安全和实验人员健康得到了很好的保障,用户满意度显著提高。也为提高类似实验室的管理水平提供了思路。

关键词：自然科学实验室精益思想六西格玛理论约束理论集成模式

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黄土丘陵沟壑区典型植物群落切沟系统植被生长特性

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水土保持学报 2024年第4期38卷 1-10页

作者：苏旭飞张光辉曾荣昌北京师范大学地理科学学部北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

[目的]为探究不同植物群落切沟系统之间以及同一切沟不同部位间植被生长特性的差异。[方法]以陕西省安塞区纸坊沟小流域5个典型植物群落切沟系统为研究对象,系统研究其物种多样性、盖度、地上生物量、枯落物蓄积量和地下生物量等植被生... 详细信息

[目的]为探究不同植物群落切沟系统之间以及同一切沟不同部位间植被生长特性的差异。[方法]以陕西省安塞区纸坊沟小流域5个典型植物群落切沟系统为研究对象,系统研究其物种多样性、盖度、地上生物量、枯落物蓄积量和地下生物量等植被生长特性。[结果](1)地上生物量、枯落物和根系消减系数受植被类型的显著影响,表现为乔木切沟>灌木切沟>草本切沟,盖度表现为灌木切沟>草本切沟>乔木切沟;(2)切沟右壁(阳坡到半阳坡)物种多样性指数、盖度小于左壁(阴坡到半阴坡);(3)受水热条件综合影响,切沟沟底和原始坡面的植被生长特性无明显分异规律;(4)切沟原始坡面枯落物蓄积量大于沟坡不同部位的枯落物蓄积量。[结论]研究结果为深入理解植被恢复对切沟发育的潜在影响、评估植被恢复阻控切沟侵蚀的功能提供数据基础和理论支撑。

关键词：物种多样性盖度地上生物量枯落物根系

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东北黑土区土壤侵蚀阻力对土地利用类型的响应与影响因素

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水土保持学报 2024年第5期38卷 40-48页

作者：张宁张光辉邢书昆北京师范大学地理科学学部北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

[目的]土壤侵蚀阻力反映了土壤抵抗侵蚀的性能,包括细沟可蚀性(K_(r))和土壤临界剪切力(τ_(c))。通过水槽冲刷试验探究不同土地利用类型下土壤侵蚀阻力差异及其主控因素,为揭示东北黑土区土壤侵蚀动力机制提供理论基础。[方法]在黑龙... 详细信息

[目的]土壤侵蚀阻力反映了土壤抵抗侵蚀的性能,包括细沟可蚀性(K_(r))和土壤临界剪切力(τ_(c))。通过水槽冲刷试验探究不同土地利用类型下土壤侵蚀阻力差异及其主控因素,为揭示东北黑土区土壤侵蚀动力机制提供理论基础。[方法]在黑龙江省嫩江市鹤山农场鹤北小流域选取7种典型的土地利用类型,利用水槽冲刷试验测定土壤分离能力,拟合了K_(r)和τ_(c),采用相关分析和偏最小二乘回归方法,确定影响土壤侵蚀阻力的主要因素。[结果](1)不同土地利用类型样地K_(r)为0.003~0.372 s/m,道路K_(r)最高,与农地相比,草地、横向林带、林地、纵向林带和灌木的K_(r)分别降低94.00%,86.20%,84.00%,83.60%和71.60%;τ_(c)为4.84~13.85 Pa,农地和道路较低,分别为4.84,9.80 Pa,其他样地τ_(c)均>10.00 Pa,且无显著差异。(2)相关分析结果表明,K_(r)与黏粒、团聚体稳定性和有机质呈极显著负相关(p<0.01),与砂粒、黏结力、根系质量密度和混入表土层的枯落物密度呈显著负相关(p<0.05),与粉粒呈极显著正相关(p<0.01);τ_(c)与粉粒呈极显著负相关(p<0.01),与砂粒和混入表土层的枯落物密度呈极显著正相关(p<0.01),与有机质和根系质量密度呈显著正相关(p<0.05)。(3)偏最小二乘回归结果表明,K_(r)主要受土壤黏粒、粉粒、团聚体稳定性、根系质量密度、有机质和混入表土层的枯落物密度影响;τ_(c)主要受土壤有机质、混入表土层的枯落物密度、粉粒和根系质量密度影响。[结论]土地利用类型显著影响土壤侵蚀阻力,草地减缓侵蚀效果最佳,减少农地水土流失至关重要。根系质量密度、枯落物密度、土壤质地、团聚体稳定性和有机质是影响土壤侵蚀阻力的关键因子。研究结果为揭示东北黑土区土地利用类型影响土壤侵蚀动力机制及土地利用优化提供理论基础。

关键词：土地利用变化土壤侵蚀阻力土壤分离能力细沟可蚀性临界剪切力

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东北典型黑土区小流域黑土层厚度及影响因素

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水土保持学报 2024年第4期38卷 346-353,361页

作者：刘若轩王志强谭玉萍北京师范大学地理科学学部地理学院北京100875 北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

[目的]为掌握典型黑土区小流域黑土层厚度现状及其空间变化格局,实现小流域黑土层厚度动态监测。[方法]研究选择典型黑土区黑龙江省嫩江市鹤山农场小流域,以100 m间距均匀布设样点,用土钻采集由地表到母质的原状土剖面土样,判断黑土层厚... 详细信息

[目的]为掌握典型黑土区小流域黑土层厚度现状及其空间变化格局,实现小流域黑土层厚度动态监测。[方法]研究选择典型黑土区黑龙江省嫩江市鹤山农场小流域,以100 m间距均匀布设样点,用土钻采集由地表到母质的原状土剖面土样,判断黑土层厚度,同时基于无人机航拍影像提取地形、土地利用等数据,分析小流域黑土层厚度及其影响因素。[结果]在小流域295个样点中,黑土层厚度变化于0—160 cm,平均44.1 cm,“破皮黄”(黑土层厚度≤20 cm)占17.63%,薄层(<30 cm)占43.39%,中层(30—60 cm)占36.27%,厚层(>60 cm)占20.34%;厚层黑土主要分布在小流域的坡底、沟道附近和其他地形平缓部位,薄层黑土主要分布在陡坡和砂砾质母质区域,其他区域以中层黑土为主;地形位置指数、曲率、坡度等地形参数与黑土层厚度存在显著的相关性;耕地黑土层厚度显著低于草地和林地。[结论]黑土层厚度在小流域内存在显著的空间异质性,这主要受地形、土壤母质和土地利用的影响。研究结果可作为代表区域黑土层厚度动态监测的基础之一,同时可为小流域水土保持措施制定提供数据支撑。

关键词：东北黑土区小流域地形黑土黑土层厚度

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中国内陆沿海地区1986—2015年极端气候指数对生态系统脆弱性的影响

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北京师范大学学报（自然科学版） 2024年第3期60卷 438-446页

作者：乔世荣徐霞黄奕钦北京师范大学地理科学学部自然资源学院北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京

基于1986-2015年气象数据、净初级生产力(NPP)数据集,计算了典型极端气候指数和生态系统脆弱性,从时间和空间2个维度分析NPP以及极端气候的时空变化特征,揭示中国内陆沿海地区陆地生态系统脆弱性空间分布特征,进一步探讨不同生态系统脆... 详细信息

基于1986-2015年气象数据、净初级生产力(NPP)数据集,计算了典型极端气候指数和生态系统脆弱性,从时间和空间2个维度分析NPP以及极端气候的时空变化特征,揭示中国内陆沿海地区陆地生态系统脆弱性空间分布特征,进一步探讨不同生态系统脆弱性对极端气候指数的响应特征.结果表明:1)1986-2015年,中国内陆沿海地区呈现偏暖的趋势,平均温度上升1.2℃,具体表现为暖昼时间(Tx90p)、暖夜时间(Tn90p)呈增加趋势,冷昼时间(Tx10p)、冷夜时间(Tn10p)则呈减少趋势,每日气温极值(TXx、TNx、TXn、TNn)呈增加趋势,气温日较差(DTR)呈降低趋势,夜间气温上升幅度大于日间;极端降水呈现南增北减的空间分布特征. 2)陆地生态系统脆弱性呈现出显著的地理空间差异性,脆弱性最高的地区位于北部,东北地区中部以及华北地区存在明显的高脆弱性区域,具体表现为该区域恢复力较低. 3)极端气候指数与陆地生态系统脆弱性之间具有显著的关联性,均表现为显著的负相关,日夜温差(DTR)与陆地生态系统的脆弱性呈显著正相关.

关键词：中国沿海地区生态系统脆弱性极端气候净初级生产力(NPP)

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冬季北极涛动对印缅地区植被NPP的显著影响

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地理学报 2023年第5期78卷 1176-1191页

作者：兰云飞龚道溢孟梦北京师范大学地理科学学部灾害风险科学研究院北京100875 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

本文基于北极涛动(AO)指数、植被净初级生产力(NPP)和气象数据,利用回归分析、合成分析等方法定量分析了1981—2018年印缅地区植被NPP与AO的联系,结果表明:①印缅地区冬季NPP与同期AO存在明显的同位相变化,对应冬季AO指数偏高(低)一倍... 详细信息

本文基于北极涛动(AO)指数、植被净初级生产力(NPP)和气象数据,利用回归分析、合成分析等方法定量分析了1981—2018年印缅地区植被NPP与AO的联系,结果表明:①印缅地区冬季NPP与同期AO存在明显的同位相变化,对应冬季AO指数偏高(低)一倍标准差,区域平均NPP显著增加(减少)6.50 gC·m^(-2),最大增量(减少量)为20.60 gC·m^(-2),AO与NPP时间序列的相关系数达0.57;②AO主要通过波列影响印缅地区的大气环流,进而影响其降水,造成NPP的异常。伴随AO偏强正(负)位相时,一支沿副热带急流东传的Rossby波在孟加拉湾—印缅地区对流层中低层为气旋(反气旋)环流异常,造成南支槽偏强(弱),槽前西南气流水汽输送偏强(弱),同时伴随槽前上升运动偏强(弱),均利于印缅地区降水偏多(少),对应冬季AO指数偏高(低)一倍标准差,降水均显著增加,分辨率较高的ERA5和GPCC降水显著增加(减少)12.00 mm以上,AO异常年份的降水合成,其值超过90.00 mm,区域平均降水与AO指数的相关系数达0.50以上(p<0.01)。伴随1.00 mm的降水增加(减少),NPP增加(减少)超过10.10 gC·m^(-2),二者时间序列的相关系数超过0.40(p<0.01)。

关键词：植被NPP 北极涛动印缅地区降水异常冬季

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基于多源遥感数据的京津冀城市群城市环境动态评估

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北京师范大学学报（自然科学版） 2024年第3期60卷 427-437页

作者：朱国梁黄庆旭段晓宇侯怡鸣刘茗哲北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京北京师范大学地理科学学部自然资源学院北京

基于多源遥感数据产品,利用区域环境状况综合评价指数(comprehensive environment index,CEI)评估京津冀城市群范围内2000-2020年城市环境动态,并基于Kruskal-Wallis(K-W)检验和Mann-Whitney U(M-W U)检验区分不同城市范围内环境动态的... 详细信息

基于多源遥感数据产品,利用区域环境状况综合评价指数(comprehensive environment index,CEI)评估京津冀城市群范围内2000-2020年城市环境动态,并基于Kruskal-Wallis(K-W)检验和Mann-Whitney U(M-W U)检验区分不同城市范围内环境动态的差异.研究发现,2000-2020年京津冀城市环境整体呈改善趋势,环境动态类型为相对改善和改善的面积占比分别为38.1%和28.4%.2000-2005、2005-2010和2010-2015年这3个时间段环境退化、相对退化区域的面积之和均>90%,而2015-2020年环境改善和相对改善的面积分别占比50.8%和41.7%.在这一过程中,PM2.5质量浓度的降低对城市环境的改善起主要作用.京津冀城市群范围内的老城区、新城区和城乡过渡带三者的环境动态差异显著,其中老城区以环境改善为主(66.5%),新城区和城乡过渡带的环境动态类型则多为不变(45.6%和49.3%).在未来,要继续加强京津冀生态环境联建联治,特别注重生态基础较差、环境持续退化地区的污染治理和生态建设;在城市扩张的过程中,要避免以环境污染为代价的开发和建设,打造绿色生态新城区.

关键词：城市化城市扩展可持续评估环境可持续性城市可持续性

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